DE4142863A1 - Trackless vehicle with hybrid drive - recovers energy during vehicle braking by switching drive motors into generator mode - Google Patents

Trackless vehicle with hybrid drive - recovers energy during vehicle braking by switching drive motors into generator mode

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Abstract

The vehicle has at least one electric motor (6a..6d) for direct drive of the vehicle wheels (4a..4d) supplied with current from an electrical generator (10) coupled to an ic engine and/or from a storage battery (11), via an electronic power regulator (8). The braking of the vehicle is detected by a retardation sensor (16), to allow the drive motors (6a..6d) to be switched into a generator mode for recharging the battery (11) via a control stage (12) providing energy for driving the electrical auxiliaries, e.g. the cooling pump, an air-conditioning compressor or heater, a heated rear windscreen etc.

Description

Die Erfindung betrifft ein nicht-spurgebundenes Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor, der das Fahrzeug an­ treibt und über eine Leistungselektronik-Einheit von einem elektrischen Generator und/oder einem elektrischen Speicher mit Strom gespeist wird, mit einer Steuerung, und mit einer mittels Bremspedal betätigten Bremsanlage.The invention relates to a non-track-bound vehicle with at least one electric motor that drives the vehicle drives and via a power electronics unit from an electric generator and / or an electric one Memory is powered by a controller, and with a brake system operated by means of a brake pedal.

Üblicherweise sind Kraftfahrzeuge, also Personenkraft­ wagen, Lastkraftwagen, Busse und dergleichen, mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet. In jüngerer Zeit sind auch Kraftfahrzeuge mit elektromotorischem Antrieb ent­ wickelt worden, darunter auch sogenannte Fahrzeuge mit Solarantrieb, d. h. Fotozellen, die den Strom für den Antriebs-Elektromotor liefern.Usually motor vehicles are people cars, trucks, buses and the like, with one Combustion engine equipped. Are more recent also motor vehicles with electric motor drive ent has been developed, including so-called vehicles Solar drive, d. H. Photocells that provide the electricity for the Deliver drive electric motor.

Elektrofahrzeuge mit reinem Batteriebetrieb sind jedoch nur in sehr engen Grenzen einsetzbar, da der elektrische Speicher (Akkumulator) sehr voluminös und schwer ist, wenn man die speicherbare Energie und entsprechend die Fahrleistungen berücksichtigt.Electric vehicles with pure battery operation are, however can only be used within very narrow limits because of the electrical Memory (accumulator) is very voluminous and heavy, if you have the storable energy and accordingly the mileage is taken into account.

In jüngerer Zeit wurde ein Antriebskonzept vorgeschlagen, bei dem ein Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Generator gekoppelt ist, der Elektromotoren speist, wel­ che direkt mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sind. Sieht man dazu noch einen Speicher, z. B. ein Schwungrad, als mechanischen Energiespeicher vor, so kann man die kurzfristig zur Verfügung zu stellen­ de Beschleunigungsleistung aus dem Energiespeicher abru­ fen, während der Verbrennungsmotor mit mehr oder weniger konstanter Drehzahl arbeitet, um laufend Energie in den Schwungrad-Energiespeicher einzuspeisen.A drive concept has recently been proposed in which an internal combustion engine with an electric Generator is coupled, which feeds electric motors, wel che directly with the driven wheels of the vehicle are coupled. If you also see a memory, e.g. B. a flywheel, as a mechanical energy storage before, so you can make that available at short notice de Acceleration power from the energy storage abru fen, while the internal combustion engine with more or less  constant speed works to keep energy flowing in the Feed in flywheel energy storage.

Fahrzeuge mit elektromotorischem Antrieb haben ein grundsätzlich anderes Fahrverhalten als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor-Antrieb. Während bei Verbrennungsmo­ toren nur ein sehr geringer Drehzahlbereich mit relativ hohem Drehmoment zur Verfügung steht, ist die Änderung des Drehmoments beim Elektromotor weniger stark von der Drehzahl abhängig.Vehicles with an electric motor drive have one fundamentally different driving behavior than vehicles with Internal combustion engine drive. While with combustion mo tors only a very small speed range with relative high torque is available is the change the torque of the electric motor is less strong depending on the speed.

Bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor-Antrieb nimmt die Drehzahl des Verbrennungsmotors bei minimaler Kraft­ stoffzufuhr bis auf einen geringen Wert ab oder bei vollständig abgeschalteter Kraftstoffzufuhr wird ein der mechanischen Reibung des Verbrennungsmotors entsprechen­ des Bremsmoment erzeugt. Naturgemäß sind bei der Abbremsung eines Fahrzeugs größere Bremskräfte erforderlich, die über ein Bremspedal aufgebracht und gegebenenfalls über einen Bremskraftverstärker verstärkt und an den Bremsscheiben größtenteils durch Reibung in Wärme umgesetzt werden. Bei Schienenfahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb ist es üblich, den Elektromotor beim Bremsvor­ gang als Generator zu betreiben, um die dann induzier­ te elektrische Energie über Widerstände als Heizenergie zu nutzen. Bei nicht-spurgebundenen Fahrzeugen, die mit einem elektromotorischem Antrieb ausgestattet sind, kann man ebenfalls an eine derartige Nutzbremsung denken. Allerdings sind damit die Möglichkeiten eines elektromo­ torischen Antriebs noch nicht ausgeschöpft, da bei einem modernen elektromotorischen Antrieb üblicherweise eine Steuerungselektronik und eine Leistungselektronik vor­ handen sind, die eine über die Nutzung der Bremsenergie als Heizenergie hinausgehende Nutzung der beim Bremsvor­ gang anfallenden Energie gestatten.In a vehicle with an internal combustion engine drive the speed of the internal combustion engine with minimal force feed to a low value from or at completely shut off fuel supply is one of the mechanical friction of the internal combustion engine correspond of the braking torque generated. Are natural when braking a vehicle requires greater braking forces, which exceed applied a brake pedal and if necessary amplified via a brake booster and to the Brake discs mostly converted into heat by friction will. For rail vehicles with electromotive It is common to drive the electric motor when braking gear as a generator to then induce electrical energy via resistors as heating energy to use. For non-track-bound vehicles with are equipped with an electric motor drive one also thinks of such braking. However, the possibilities of an electromo Toric drive has not yet been exhausted because one modern electromotive drive usually one Control electronics and power electronics are the one about the use of braking energy as heating energy, use of the braking device allow energy to accumulate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem im Hin­ blick auf einen möglichst geringen Energieverbrauch ebenso wie im Hinblick auf eine möglichst effiziente Ausnutzung gegebener Bauelemente des Fahrzeugs ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand die in einem Fahr­ zeug in bestimmten Phasen anfallende Energie wirksam genutzt wird.The invention has for its object a vehicle of the type mentioned at the beginning, in which in the Hin look at the lowest possible energy consumption as well as in terms of being as efficient as possible Utilization of given components of the vehicle without significant additional effort in a driving is effective in certain phases is being used.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug der genannten Art dadurch gelöst, daß ein Verzögerungssensor vorge­ sehen ist, mit dem ein schiebender Zustand des Fahr­ zeugs erkennbar ist, und daß bei schiebendem Fahrzeug der Elektromotor von der Steuerung als Generator ge­ schaltet wird, wobei die Steuerung die von dem Elektro­ motor im Generatorbetrieb gelieferte Energie über die Leistungselektronik-Einheit als Nutzenergie bereitstellt und mindestens einem Verbraucher zuführt.This task is performed on a vehicle of the type mentioned Art solved in that a delay sensor pre is seen with a pushing state of driving Stuff is recognizable, and that when the vehicle is pushing the electric motor from the controller as a generator is switched, the control being that of the electro Motor delivered energy in generator operation over the Power electronics unit provides as useful energy and feeds at least one consumer.

Der erfindungsgemäße Vorschlag geht also über das von Schienenfahrzeugen bekannte Prinzip der Nutzung der beim Bremsvorgang anfallenden Energie hinaus und sieht ein exaktes Erfassen eines schiebenden Zustands des Fahrzeugs vor, um in diesem Fall über die bereits bei dem Fahrzeug vorhandene Leistungselektronik-Einheit elektrische Energie aus den dann als Generatoren arbei­ tenden Elektromotoren abzunehmen, um sie als Nutzener­ gie allgemein verfügbar zu machen.The proposal according to the invention therefore goes beyond that of Rail vehicles known principle of using the energy generated during braking and sees an exact detection of a pushing state of the Vehicle in order in this case over the already at Power electronics unit present in the vehicle electrical energy from which then work as generators tending electric motors to benefit them to make it generally available.

Hierzu sieht die Erfindung speziell vor, daß die Nutz­ energieTo this end, the invention specifically provides that the utility energy

  • a) zum Antrieb von Nebenaggregaten, insbesondere Lüfter, Klimaanlagenkompressor, Kühlmittelpumpe und dergleichen, und/oder a) for driving auxiliary units, in particular fans, Air conditioning compressor, coolant pump and the like, and or  
  • b) zum Aufladen des elektrischen Speichers (14) und/oderb) for charging the electrical storage ( 14 ) and / or
  • c) zum Heizen des Fahrgastraums und/oderc) for heating the passenger compartment and / or
  • d) zum Versorgen elektrischer Verbraucher wie Licht, heiz­ bare Heckscheibe oder dergleichend) to supply electrical consumers such as light, heating bare rear window or the like

verwendet wird.is used.

Die Erfindung läßt sich mit besonders guter Wirkung bei einem Fahrzeug einsetzen, bei welchem für den Antrieb eine Verbrennungsmotor-Generator-Einheit vorgesehen ist. Wenn in Verbindung mit einer solchen Verbrennungsmotor-Generator- Einheit ein elektrischer Speicher (Akkumulator) verfügbar ist, aus dem auch für den Fahrzeugantrieb Energie abgezo­ gen werden kann, so schafft die Erfindung ein Mittel, mit dem der gesamte Energiehaushalt des Fahrzeugs optimier­ bar ist.The invention can be particularly effective use a vehicle in which a Internal combustion engine generator unit is provided. If in connection with such an internal combustion engine generator Electrical storage unit (accumulator) available from which energy is also drawn for the vehicle drive can be gen, so the invention provides a means with which optimizes the entire energy balance of the vehicle is cash.

Bei einem Fahrzeug mit der oben erwähnten Verbrennungs­ motor-Generator-Einheit sieht die Erfindung vor, daß zum Heizen des Fahrgastraums elektrische Widerstände in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors integriert sind. Da­ mit werden im wesentlichen zwei wichtige Ziele erreicht:. Wenn keine Beheizung des Fahrgastraums erforderlich ist, wird der Verbrennungsmotor, der bei einem Fahrzeug der hier in Rede stehenden Art, bei relativ niedrigen Dreh­ zahlen arbeitet, rasch auf die optimale Betriebs­ temperatur gebracht, wobei außerdem die beim Bremsvorgang anfallende elektrische Energie durch die Widerstände in Wärme umgesetzt und diese gut abgeführt wird. Da sich die Widerstände im Kühlkreislauf befinden, wird die beim Bremsvorgang anfallende Wärmeenergie gut abgelei­ tet. Bei niedrigen Außentemperaturen, wenn der Fahrgastraum geheizt werden muß, wird die Wärme aus dem Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors abgeleitet. Wenn man nun daran denkt, daß der Verbrennungsmotor beispielsweise im Stadtbetrieb nur intermittierend arbeitet, hauptsächlich aber die Antriebsenergie aus einem Akkumulator entnommen wird, so kann dennoch eine wirksame Beheizung des Fahrgast­ raums durch die anfallende Bremsenergie zur Verfügung gestellt werden.In a vehicle with the above-mentioned combustion Motor-generator unit, the invention provides that for Heating the passenger compartment electrical resistances in the Cooling circuit of the internal combustion engine are integrated. There with two main goals are achieved: If no passenger compartment heating is required, becomes the internal combustion engine that is used in a vehicle type in question here, at relatively low rotation pay works, quickly to the optimal operating brought temperature, and also the at Electrical energy generated by the braking process Resistors converted into heat and this is dissipated well. Since the resistors are in the cooling circuit, the thermal energy generated during braking is well drained tet. At low outside temperatures, when the passenger compartment must be heated, the heat from the cooling circuit of the Combustion engine derived. If you think now that  the internal combustion engine, for example, in city operations works only intermittently, but mainly that Drive energy is taken from an accumulator, it can still effectively heat the passenger available due to the braking energy be put.

Wenn bei einem Fahrzeug mit Akkumulator-Energiequelle für den Antrieb der Akkumulator vollständig aufgeladen ist und der Verbrennungsmotor im Stadtverkehr abge­ schaltet ist, so wird die bei jedem Beschleunigungs­ vorgang benötigte Energie aus dem Akkumulator abgezo­ gen, bei einem Bremsvorgang kann die dann durch den Generatorbetrieb des Antriebs-Elektromotors gewonnene Energie in den Akkumulator zurückgespeichert werden, es kann jedoch auch ein Teil der Energie direkt für bestimmte Verbraucher, z. B. die beheizbare Heck­ scheibe, Beleuchtung und dergleichen, genutzt werden.If in a vehicle with an accumulator energy source for driving the accumulator fully charged is and the internal combustion engine in city traffic is switched on, so with every acceleration process required energy drawn from the accumulator gen, during a braking process can then by the Generated operation of the drive electric motor Energy is stored back in the accumulator however, it can also use some of the energy directly for certain consumers, e.g. B. the heated rear pane, lighting and the like can be used.

Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten und hoher Fahrzeugmasse erfolgt die Abbremsung des Fahrzeugs durch Betreiben der Antriebs-Elektromotoren als Gene­ ratoren nur mit einem begrenzten Bremsmoment bzw. mit einer begrenzten Bremskraft. Nun gibt es aber be­ kanntlich eine ideale Bremskraftverteilung zwischen Vorder­ und Hinterachse als Funktion der Abbremsung, das ist der kürzeste Bremsweg in Abhängigkeit der Abbremsung. Der kürzeste Bremsweg ist ist eine nicht-lineare Funktion der Abbremsung und definiert in etwa den Grenzbereich zwischen Bremssta­ bilität und Bremsinstabilität. Durch den Generator­ betrieb beim Bremsvorgang wird dieser Grenzwert in al­ ler Regel noch nicht erreicht, d. h. das auf die Räder aufgebrachte Bremsmoment ist nicht so stark, daß die Räder auch nur annähernd zum Blockieren neigen, trockene Fahrbahn vorausgesetzt. Ein sehr kurzer Bremsweg setzt aber voraus, daß die Räder so weit abgebremst werden, daß sie fast blockieren.Especially at higher speeds and higher Vehicle mass is braking the vehicle by operating the drive electric motors as genes rators only with a limited braking torque or with a limited braking force. Now there are an ideal distribution of braking force between the front and rear axle as a function of braking, that is the shortest braking distance depending the deceleration. The shortest braking distance is is a non-linear function of braking and roughly defines the border area between the brake balance and braking instability. By the generator operation during braking, this limit is set in al The rule has not yet been reached. H. that on the wheels applied braking torque is not so strong that the Wheels even have a tendency to lock up, provided the road is dry. A very  short braking distance requires that the wheels be braked so far that they almost block.

Bei den bisher üblichen Bremspedalen wirkte auf einen Bremskraftverstärker ein Gestänge, so daß abhängig von dem Pedalweg eine mehr oder weniger starke Brems­ kraft auf die Bremsen der Räder ausgeübt wurde. Wenn man erfindungsgemäß den Verzögerungssensor als vorzugs­ weise mit dem Bremspedal gekoppelten Stellungssensor ausbildet, insbesondere als Potentiometer, der an die Steuerung des Fahrzeugs angeschlossen ist, so läßt sich mit Hilfe der Steuerung in Abhängigkeit der Bremspedal­ stellung eine vergleichsweise optimierte Bremskraftvertei­ lung im Sinne einer optimalen Verkürzung des Bremswegs erreichen.With the usual brake pedals worked on one Brake booster a linkage, so that depending from the pedal travel a more or less strong brake force was applied to the brakes of the wheels. If according to the invention, the delay sensor is preferred position sensor coupled to the brake pedal trains, especially as a potentiometer that is connected to the Control of the vehicle is connected, so with the help of the controller depending on the brake pedal position a comparatively optimized brake force distribution in the sense of an optimal shortening of the braking distance to reach.

Außer der gezielten Abbremsung des Fahrzeugs kommt für die Gewinnung von nutzbarer elektrischer Energie auch noch ein schiebender Zustand des Fahrzeugs in Betracht, der allein durch Loslassen des Fahrpedals "Gaspedals") erreicht wird.In addition to the targeted braking of the vehicle comes for the generation of usable electrical energy too still consider a pushing condition of the vehicle, by simply releasing the accelerator pedal "accelerator pedal") is achieved.

Um nun die durch Schalten des Elektromotors als Generator erreichbare Bremsenergie noch zu erhöhen, sieht die Er­ findung vor, daß zusätzlich zu einer mechanisch-hydrauli­ schen Bremsanlage eine elektrische Wirbelstrom-Bremsanlage vorgesehen ist, die bei einem Bremsvorgang von dem in Generatorbetrieb arbeitenden Elektromotor gespeist wird. Mithin stehen bei dieser Variante insgesamt drei Möglich­ keiten zur Verfügung, eine Abbremsung des Fahrzeugs zu bewirken: 1. erfolgt eine Abbremsung durch Schalten des Antriebs-Elektromotors als Generator, 2. kann eine Abbrem­ sung durch eine (übliche) mechanisch-hydraulische Brems­ anlage erfolgen, und 3. wird bei einem Bremsvorgang die elektrische Wirbelstrombremse mit Strom gespeist. To now by switching the electric motor as a generator He sees increasing the braking energy that can be achieved finding that in addition to a mechanical-hydraulic brake system is an electric eddy current brake system is provided, which during a braking operation by the in Generator operation working electric motor is fed. This means that there are three possible options for this variant available to slow down the vehicle effect: 1. there is a braking by switching the Drive electric motor as a generator, 2nd can slow down solution by a (usual) mechanical-hydraulic brake system take place, and 3. is the braking electric eddy current brake powered by electricity.  

Das Speisen der elektrischen Wirbelstrombremse beim Brems­ vorgang ist hier deshalb besonders günstig, weil der zum Speisen der Wirbelstrombremse benötigte elektrische Strom von dem dann als Generator arbeitenden Elektromotor gelie­ fert wird.Feeding the electric eddy current brake when braking The process is particularly favorable here because the Feeding the eddy current brake required electrical current gelie from the electric motor then working as a generator finished.

Die elektrische Wirbelstrombremse hat außerdem den be­ trächtlichen Vorteil, daß ein an das Fahrzeug gekoppel­ ter Anhänger wirksam abgebremst werden kann, ohne daß dies - wie bisher - ausschließlich mittels mechanischer Bremsung erfolgen muß.The electric eddy current brake also has the be considerable advantage that a coupled to the vehicle ter trailer can be braked effectively without this - as before - exclusively by means of mechanical Braking must take place.

Wie oben angedeutet, kann durch die Abbremsung des Fahr­ zeugs aufgrund des Generatorbetriebs der Elektromotoren keine Bremskraft erzeugt werden, die einen kürzeren Bremsweg gewährleistet. Auch mit Hilfe einer zusätzli­ chen Wirbelstrombremse wird möglicherweise noch nicht genügend Bremskraft bereitgestellt. Deshalb ist als Sicherungsmaßnahme gemäß der Erfindung vorgesehen, daß gleichsam als Reserve noch eine grundsätzlich konven­ tionell ausgebildete mechanisch-hydraulische Bremsan­ lage vorhanden ist. Hierbei ergibt sich nun zunächst das Problem, daß eine Bremsung mit einem einzigen Brems­ pedal ausgeführt werden muß, da dies allgemein üblich ist und der Fahrer kaum rasch auf ein neues grundsätz­ liches Bremsbetätigungssystem umgestellt werden könnte.As indicated above, braking can slow down the vehicle stuff due to the generator operation of the electric motors no braking force is generated, which is a shorter one Braking distance guaranteed. Also with the help of an additional eddy current brake may not yet sufficient braking force provided. Therefore, as Security measure according to the invention provided that as a reserve, basically one as a reserve tionally trained mechanical-hydraulic brake system location is available. This is the first step the problem that braking with a single brake pedal must be carried out, as this is common and the driver can hardly change to a new principle brake actuation system could be converted.

Im Hinblick darauf schafft die Erfindung eine selbstän­ dig geschützte Bremseinrichtung in Verbindung mit einer elektrisch oder elektronisch gesteuerten Bremsanlage eines nicht-spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere für ein Fahrzeug nach der eingangs genannten Art, wobei er­ findungsgemäß ein elektrischer Bremspedal-Weggeber vor­ gesehen ist. Wie oben bereits angedeutet, wird durch den Weggeber eindeutig festgelegt, welche Bremskraft von dem Fahrer gewünscht ist, wobei hierzu möglicherweise noch ein Widerstand in Form einer Feder mit dem Brems­ pedal gekoppelt sein sollte. Wenn der Fahrer das Brems­ pedal nur etwas durchdrückt, erfolgt eine schwache Bremsung. Bis zu einer gegebenen Sollstellung kann dann die Bremskraft zunehmend gesteigert werden und bei einem bestimmten Bremspedalweg ergibt sich dann die größte Bremskraft, die sich mit Hilfe der Steuerung so einstel­ len läßt, daß der kürzeste Bremsweg erreicht wird.In view of this, the invention creates a self dig protected braking device in connection with a electrically or electronically controlled brake system of a non-track-bound vehicle, especially for a vehicle of the type mentioned, wherein he According to the invention, an electric brake pedal displacement sensor is seen. As already indicated above, is by the travel sensor clearly stipulates which braking force from the driver is desired, possibly for this purpose  another resistance in the form of a spring with the brake pedal should be coupled. When the driver brakes the pedal is only slightly depressed, there is a weak one Braking. Up to a given target position can then the braking force can be increased and at one specific brake pedal travel then results in the largest Braking force, which is set with the help of the control len allows the shortest braking distance to be reached.

Mit Hilfe eines Beschleunigssensors kann man die Verzö­ gerung des Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang ermitteln. Als Beschleunigungssensor können auch Drehzahlsensoren an den Antriebs-Elektromotoren dienen. Eine Abnahme der Winkelgeschwindigkeit der Rotoren der Elektromotoren kennzeichnet die Verzögerung des Fahrzeugs, nicht­ blockierende Räder vorausgesetzt. Abhängig von der Fahr­ zeugverzögerung kann man die Bremskraftverteilung auf die Vorderachse und die Hinterachse dann so vornehmen, daß tatsächlich der kürzeste Bremsweg realisiert wird. Dabei läßt sich gleichzeitig eine maximale Bremsstabi­ lität erreichen.With the help of an acceleration sensor, the delays determine the vehicle's acceleration when braking. Speed sensors can also be used as an acceleration sensor serve on the drive electric motors. A decrease in Angular speed of the rotors of the electric motors indicates the deceleration of the vehicle, not blocking wheels provided. Depending on the driving witness deceleration you can on the braking force distribution then make the front and rear axles that the shortest braking distance is actually achieved. At the same time, a maximum brake stabilization can be achieved achieve lity.

Wie oben angedeutet, ist aus Sicherheitsgründen bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug noch eine konventionelle mechanisch-hydraulische Bremsanlage vorhanden. Diese muß mit dem gleichen Bremspedal aktiviert werden, wie die elektrische bzw. elektronische Bremsung des Fahr­ zeugs. Hierzu schlägt die Erfindung vor, daß die Brems­ einrichtung mechanisch mit einem Bremskraftverstärker einer mechanisch-hydraulischen Bremsanlage gekoppelt ist, wobei der Bremspedal-Weggeber auf einen Brems­ pedal-Vorweg anspricht und für eine elektronisch gesteuerte Bremsmoment- oder Bremskrafteinstellung ein Führungssignal liefert, und im Anschluß an den Bremspedal-Vorweg die mechanisch-hydraulische Brems­ anlage anspricht. Hierbei kann man an dem Punkt des Übergangs zwischen Betätigung der elektronischen Bremse und der mechanisch-hydraulischen Bremse einen vom Fahrer taktil erfaßbaren Punkt, z. B. eine plötz­ lich einsetzende Vergrößerung des Pedalwiderstands, vorsehen. Wenn das Bremspedal so weit durchgedrückt wird, daß es einer maximalen Bremsleistung durch die elektronischen Bremsanlagenkomponenten entspricht, wird bei einer noch weitergehenden Betätigung des Bremspedals schließlich die mechanisch-hydraulische Bremsanlage betätigt. Durch ein ausreichend starkes Durchtreten des Bremspedals kann man also auf jeden Fall eine gewünschte Bremsung erreichen, auch in dem Fall, daß einzelne Teile der elektronischen Anlage ausfal­ len sollten.As indicated above, is for security reasons the vehicle according to the invention is still a conventional one mechanical-hydraulic brake system available. These must be activated with the same brake pedal as the electrical or electronic braking of the driver stuff. To this end, the invention proposes that the brake Mechanically set up with a brake booster coupled to a mechanical-hydraulic brake system is, the brake pedal displacement sensor on a brake Pedal response appeals and for an electronic controlled braking torque or braking force setting provides a command signal, and following the Brake pedal advance the mechanical-hydraulic brake system appeals. Here you can at the point of  Transition between operating the electronic Brake and the mechanical-hydraulic brake one point tactile detectable by the driver, e.g. B. a sudden increasing onset of pedal resistance, provide. When the brake pedal is depressed so far is that there is a maximum braking power by the corresponds to electronic brake system components, will be activated if the Brake pedals finally the mechanical-hydraulic Brake system actuated. By a sufficiently strong one You can definitely depress the brake pedal achieve a desired braking, even in the case that individual parts of the electronic system fail should.

Damit der Fahrer das richtige Gefühl für das Ausmaß der auf die Räder einwirkenden Bremskraft erhält, sieht die Erfindung vor, daß an das Brems­ pedal ein wegabhängig arbeitendes mechanisches Wider­ standselement gekoppelt ist. Dieses kann ein Hystere­ se-Element aufweisen, insbesondere ein Reibungsglied. Ein solches Hysterese-Element ist wichtig, um bei einem einmal eingestellten Bremspedalweg die dann er­ zielbare Bremskraft auch beizubehalten, wenn die auf das Bremspedal aufgebrachte Kraft etwas abnimmt.So that the driver has the right feeling for the extent of the braking force acting on the wheels receives, the invention provides that to the brake pedal a path-dependent mechanical counter stand element is coupled. This can be a hysteria Have se element, in particular a friction member. Such a hysteresis element is important to at Once a brake pedal stroke is set, he then maintain targetable braking power even when on the brake pedal applied force decreases somewhat.

Wie oben angegeben, kann zur Erzielung einer 100%igen Bremskraft möglicherweise eine mechanisch-hydraulische Bremseinrichtung notwendig sein, vorzugsweise wird erfindungsgemäß jedoch die rein elektronisch gesteu­ erte Anlage für 100% des maximalen Bremsmoments aus­ gelegt, sofern dies die Leistungsmerkmale der als Generatoren betriebenen Elektromotoren unter Berück­ sichtigung der notwendigen achsweisen Bremskräfte für optimale Abbremsung zulassen, wobei u. U. eine starke Wirbelstrombremse vorgesehen sein kann. As stated above, can achieve a 100% Braking force may be a mechanical-hydraulic Braking device may be necessary, preferably according to the invention, however, the purely electronic control system for 100% of the maximum braking torque provided that this is the performance of the as Generators operated electric motors under consideration consideration of the necessary axle-wise braking forces allow for optimal braking, where u. U. one strong eddy current brake can be provided.  

Speziell bei einer elektronisch gesteuerten Bremsanlage, die bis 100% des maximal erforderlichen Bremsmoments liefert, aber auch bei kleineren Bremskräften läßt sich ein im folgenden näher erläutertes Verfahren einsetzen, welches ein völlig ruckfreies Anhalten des Fahrzeugs gestattet, ohne daß der Fahrer hierzu das Bremspedal besonders feinfühlig betätigen müßte.Especially with an electronically controlled brake system, up to 100% of the maximum required braking torque delivers, but can also with smaller braking forces method explained in more detail below insert, which is a completely smooth Stopping the vehicle allowed without the driver operate the brake pedal with particular care ought to.

Die Erfindung schafft dazu ein Verfahren zum Abbremsen eines mit einer elektrischen Bremsanlage ausgerüsteten, nicht-spurgebundes Fahrzeugs, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und insbesondere unter Verwendung einer Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei etwa konstant gehaltenem Bremspedalweg die Fahrzeug­ geschwindigkeit erfaßt wird, kurz vor Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeit "0" z. B. bei 1. . .3 km/h, die Bremskraft auf einen Minimalwert (auf ebener Fahrbahn z. B. den Wert "0") heruntergeregelt wird und daß bei Erkennen der Fahrzeuggeschwindigkeit "0" die Bremskraft sprunghaft wieder auf einen Wert erhöht wird, bei dem das Fahrzeug im Stillstand gehalten werden kann.To this end, the invention provides a method for braking one equipped with an electric brake system, Non-track-bound vehicle, especially according to one of claims 1 to 7 and in particular using a braking device according to one of claims 8 to 12. The method is characterized in that at approximately constant brake pedal travel the vehicle speed is detected shortly before reaching the Vehicle speed "0" z. B. at 1.. .3 km / h, the braking force to a minimum value (on level Lane z. B. the value "0") downgraded and that when the vehicle speed is detected "0" the braking force jumped back to a value is increased at which the vehicle is at a standstill can be held.

Dieses Verfahren gewährleistet ein praktisch völlig ruckfreies Abbremsen, ohne daß hierzu der Fahrer be­ sonders viel Feingefühl beim Betätigen des Bremspedals aufbringen muß. Üblicherweise erfolgt das ruckende Anhalten eines Fahrzeugs aufgrund des Übergangs zwi­ schen Gleitreibung in Haftreibung an den Bremsscheiben oder Bremsklötzen. Durch das kontinuierliche Herunter­ regeln der Bremskraft ist im Moment des Anhaltens des Fahrzeugs die Gleitreibung praktisch null. Wenn das Fahrzeug stillsteht, werden die Bremsen durch sprung­ haftes Erhöhen der Bremskraft wieder angedrückt oder angezogen, so daß das Fahrzeug nicht wegrollen kann.This procedure ensures a practically complete jerky braking, without the driver a lot of sensitivity when the brake pedal is pressed must muster. Usually it is jerky Stopping a vehicle due to the transition between sliding friction in static friction on the brake discs or brake blocks. Through the continuous down regulating the braking force is at the moment of stopping the Vehicle sliding friction practically zero. If that If the vehicle is stationary, the brakes will jump increase the braking force pressed again or  tightened so that the vehicle cannot roll away.

Es ist bekannt, daß die Bremskraftverteilung auf Vorder­ achse und Hinterachse in Abhängigkeit der Abbremsung zur Gewährleistung der Bremsstabilität einer nicht-linearen Funktion entspricht. Diese bekannte Beziehung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Abbremsung z errechnet sich aus der BeziehungIt is known that the brake force distribution on the front axle and rear axle, depending on the braking, to ensure braking stability, corresponds to a non-linear function. This known relationship is shown in FIG. 6. The deceleration z is calculated from the relationship

wobei die Verzögerung des Fahrzeugs und g die Erdbe­ schleunigung ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, muß zur Gewährleistung der Bremsstabilität die auf die Räder der Vorderachse aufgebrachte Bremskraft BV bei höheren Werten von z gegenüber der auf die Räder der Hinterachse aufgebrachten Bremskraft Bh relativ erhöht wer­ den. Der schraffierte Bereich oben links in Fig. 6 ist der Bereich, in dem die Bremsstabilität gewährleistet ist, troc­ kener Fahrbahnbelag vorausgesetzt. Im übrigen Bereich besteht Bremsinstabilität.where the deceleration of the vehicle and g is the acceleration due to gravity. As can be seen from FIG. 6, the braking force B V applied to the wheels of the front axle must be relatively increased at higher values of z compared to the braking force B h applied to the wheels of the rear axle in order to ensure braking stability. The hatched area at the top left in FIG. 6 is the area in which braking stability is guaranteed, provided the road surface is dry. In the remaining area there is brake instability.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun vorgesehen, daß die Bremskraft oder das Bremsmoment für die Vorder- bzw. die Hinterachse von einer elektronischen Steuerung, vorzugsweise von der ohnehin in dem oben näher erläuterten Fahrzeug vor­ handenen elektronischen Steuerung, abhängig von der Abbremsung z verteilt wird. Der Bereich, in welchem die Bremskraftverteilung auf die Räder der Vorderachse bzw. die der Hinterachse erfolgt, reicht von etwa 1,5 bis etwa 3,5.In the method according to the invention it is now provided that the braking force or the braking torque for the front or the Rear axle from an electronic control, preferably from the already in the vehicle explained in more detail above existing electronic control, depending on the Braking z is distributed. The area in which the Brake force distribution on the wheels of the front axle or the rear axle takes place, ranges from about 1.5 to about 3.5.

Die Beschleunigung bzw. die Verzögerung des Fahrzeugs läßt sich bei dem oben erläuterten Fahrzeug anhand der zeitlichen Änderung der Drehzahlen der die Räder antreibenden Elektromotoren relativ einfach erfassen. Vorzugsweise wird jedoch ein separater Beschleuni­ gungssensor des Fahrzeugs verwendet, wobei in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen dieses eine Längsbeschleunigung oder eine Längsverzögerung erfassenden Beschleunigungssensors die Bremskraftverteilung laufend aktualisiert wird.The acceleration or deceleration of the vehicle leaves in the vehicle explained above the change in speed over time of the electric motors driving the wheels is relatively simple to capture. However, a separate acceleration is preferred  tion sensor of the vehicle used, depending on the output signals this a longitudinal acceleration or a longitudinal deceleration-sensing acceleration sensor Brake force distribution is updated continuously.

Damit läßt sich die Bremskraft so verteilen, daß auf jeden Fall die erforderliche Bremsstabilität gemäß Fig. 6 erreicht wird. Bei einer "Vollbremsung" kann man mit der richtigen Bremskraftverteilung einen optimal kurzen Bremsweg erzielen, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß das Fahrzeug aus­ bricht, weil z. B. die Bremskraftverteilung nicht den gemäß Fig. 6 definierten Bedingungen entspricht.The braking force can thus be distributed such that the required braking stability according to FIG. 6 is achieved in any case. With a "full braking" you can achieve an optimally short braking distance with the correct braking force distribution without the risk that the vehicle breaks out because z. B. the braking force distribution does not correspond to the conditions defined in FIG. 6.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kraft­ fahrzeugs mit elektromotorischem Einzel­ antrieb an vier Rädern, Fig. 1 is a schematic view of a motor vehicle with electric individual drive to four wheels,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Brems­ einrichtung gem. der Erfindung, Fig. 2 is a schematic view of a braking device according to. the invention,

Fig. 3 die Abhängigkeit der vom Fahrer beim Be­ tätigen des Bremspedals gespürten "Pseu­ dobremskraft" von dem Bremspedalweg, Fig. 3 shows the dependence of the driver operating the brake pedal during loading gespürten "Pseu dobremskraft" of the brake pedal travel,

Fig. 4 die Abhängigkeit der Bremskraft vom Brems­ pedalweg, Fig. 4 shows the dependence of the braking force from the brake pedal travel,

Fig. 5 eine grafische Darstellung, die den Brems­ kraftverlauf in Abhängigkeit der Fahrge­ schwindigkeit beim Anhalten des erfindungs­ gemäßen Fahrzeugs veranschaulicht, und Fig. 5 is a graph showing the braking force curve depending on the speed Fahrge when stopping the vehicle according to the Invention, and

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Bremskraftver­ teilung in Abhängigkeit der Abbremsung zur Gewährleistung der Bremsstabilität. Fig. 6 is a graphical representation of Bremskraftver distribution depending on the braking to ensure braking stability.

In Fig. 1 ist ein als ganzes mit 2 bezeichnetes Fahr­ zeug dargestellt, welches vier einzeln mittels Elektro­ motoren 6a . . . 6d angetriebene Räder 4a . . . 4d besitzt. Den Elektromotoren 6a, 6b . . . wird von einer Verbrennungsmotor- Generator-Einheit (VGE) 10 über einen als Leistungselek­ tronik-Einheit 8 ausgebildeten Energieverteiler Strom zu­ geführt, und zwar über Stromversorgungsleitungen L1, L2 für die Vorderräder 4a und 4b und Leitungen L3 und L4 für die Hinterräder 4c bzw. 4d.In Fig. 1 is shown as a whole with 2 driving tool, which four individually by means of electric motors 6 a. . . 6 d driven wheels 4 a. . . 4 d owns. The electric motors 6 a, 6 b. . . is supplied by an internal combustion engine generator unit (VGE) 10 via a power distributor designed as a power electronics unit 8 to power, specifically via power supply lines L1, L2 for the front wheels 4 a and 4 b and lines L3 and L4 for the rear wheels 4 c or 4 d.

Eine mit einem Mikroprozessor ausgestattete elektronische Steuerung 12 empfängt von den Elektromotoren 6a . . . 6d Dreh­ zahlsignale, und empfängt außerdem von hier nicht dargestellten Sensoren weitere Signale, die kennzeichnend sind für den Betrieb der VGE 10, den Zustand der Elektromotoren 6a . . . 6d, die Stellung eines nicht dargestellten Fahrhebels und dergleichen. Abhängig von der Stellung des Fahrhebels wird durch die VGE 10 eine bestimmte elektrische Leistung zur Verfügung gestellt, die über die Leistungselektronik-Ein­ heit 8 nach Maßgabe der elektronischen Steuerung 12 an die Elektromotoren 6a . . . 6d gegeben wird.An electronic controller 12 equipped with a microprocessor receives from the electric motors 6 a. . . 6 d speed signals, and also receives further signals from sensors, not shown here, which are characteristic of the operation of the VGE 10, the state of the electric motors 6 a. . . 6 d, the position of a driving lever, not shown, and the like. Depending on the position of the drive lever, a certain electrical power is made available by the VGE 10, which is via the power electronics unit 8 in accordance with the electronic control 12 to the electric motors 6 a. . . 6 d is given.

Als zusätzliche Energiequelle steht ein Akkumulator 11 zur Verfügung, aus dem Energie zum Beschleunigen des Fahrzeugs 2 wie für weitere Zwecke entnommen werden kann. Auch ist ein Speichern von Energie in dem Akkumulator 11 möglich. Hier­ zu wird der Ladezustand des Akkumulators 11 von einem Sen­ sor erfaßt und der Steuerung 12 signalisiert, die gegebe­ nenfalls die VGE 10 veranlaßt, elektrische Energie über die Leistungselektronik-Einheit 8 in den Akkumulator 11 einzuspeisen. Die VGE 10 besitzt einen Verbrennungsmotor, z. B. einen Otto-Motor, und einen elektrischen Generator mit vorzugsweise elektronischer Kommutierung.An accumulator 11 is available as an additional energy source, from which energy for accelerating the vehicle 2 can be taken as for other purposes. It is also possible to store energy in the accumulator 11 . Here too the state of charge of the accumulator 11 is detected by a sensor and signals the controller 12 which, if appropriate, causes the VGE 10 to feed electrical energy via the power electronics unit 8 into the accumulator 11 . The VGE 10 has an internal combustion engine, e.g. B. an Otto engine, and an electric generator with preferably electronic commutation.

Rechts in Fig. 1 ist schematisch ein Bremspedal 14 angedeu­ tet, welches vom Fuß des Fahrers des Fahrzeugs 2 betätigt wird. Der Pedalweg des Pedals 14 wird von einem als Weg­ geber fungierenden Potentiometer 16 erfaßt, ein entspre­ chendes Signal wird von dem Potentiometer 16 an die Steue­ rung 12 geliefert. Mechanisch ist das Bremspedal 14 mit einer Bremszylinder/Bremskraftverstärker-Einheit 20 ge­ koppelt, die in an sich bekannter Weise über Hydraulik­ leitungen B Bremskraft auf hier nicht dargestellte Brems­ zylinder an Bremsen der vier Räder 4a . . . 4d überträgt.On the right in FIG. 1, a brake pedal 14 is schematically indicated, which is actuated by the foot of the driver of the vehicle 2 . The pedal travel of the pedal 14 is detected by a transmitter acting as a potentiometer 16 , a corre sponding signal is supplied by the potentiometer 16 to the control 12 . Mechanically, the brake pedal 14 is coupled to a brake cylinder / brake booster unit 20 , which in a manner known per se via hydraulic lines B braking force on brake cylinders, not shown here, on brakes of the four wheels 4 a. . . 4 d transmits.

Wenn das Fahrzeug 2 abgebremst wird, indem das Bremspedal 14 vom Fahrer ein Stück bewegt wird, wird dies von der Steuerung 12 über das Potentiometer 16 erfaßt. Die Steue­ rung 12 veranlaßt daraufhin, daß die Elektromotoren 6a . . . 6d auf Generatorbetrieb umgeschaltet werden. Da­ durch setzen die Elektromotoren 6a . . . 6d der Drehbewe­ gung der mit ihnen direkt gekoppelten Räder 4a . . . 4d einen Widerstand entgegen. Über die Leitungen L1 . . . L4 wird nun elektrische Energie von den Elektromotoren 4a . . . 4d an die Leistungselektronik-Einheit 8 geliefert, von wo aus die Energie verteilt wird. Erfindungsgemäß kann die beim Bremsbetrieb anfallende elektrische Ener­ gie in den Akkumulator 11 eingespeichert werden, sie kann in elektrische Widerstandselemente eingeleitet werden, in denen sie in Wärmeenergie umgesetzt wird, sie kann Nebenaggregaten, z. B. einem Lüfter, einem Kompressor für eine Klimaanlage oder dergleichen, zugeleitet werden, oder die aus dem Bremsvorgang ge­ wonnene elektrische Energie kann direkt elektrischen Verbrauchern zugeleitet werden, z. B. der Beleuchtungs­ anlage des Fahrzeugs. If the vehicle 2 is braked by moving the brake pedal 14 a little by the driver, this is detected by the controller 12 via the potentiometer 16 . The control tion 12 then causes the electric motors 6 a. . . 6 d can be switched to generator operation. Since put through the electric motors 6 a. . . 6 d of the rotational movement of the wheels coupled directly with them 4 a. . . 4 d a resistance. Via the lines L1. . . L4 is now electrical energy from the electric motors 4 a. . . 4 d delivered to the power electronics unit 8 , from where the energy is distributed. According to the electric energy generated during braking operation can be stored in the accumulator 11 , it can be introduced into electrical resistance elements in which it is converted into thermal energy, it can be auxiliary units, e.g. B. a fan, a compressor for air conditioning or the like, or the ge gained from the braking process electrical energy can be fed directly to electrical consumers, for. B. the lighting system of the vehicle.

Das Verteilen der Energie geschieht grundsätzlich durch die Steuerung 12. Hierzu ist die Steuerung 12 mit den verschiedenen Bauelementen und Baugruppen über Sig­ nalleitungen verbunden, die in Fig. 1 gestrichelt dar­ gestellt sind. Aus Gründen der besseren Übersichtlich­ keit sind die Signalleitungen zu den hinteren Elektro­ motoren 6c und 6d nicht dargestellt.The distribution of the energy is basically done by the controller 12 . For this purpose, the controller 12 is connected to the various components and assemblies via signal lines, which are shown in dashed lines in FIG. 1. For the sake of clarity, the signal lines to the rear electric motors 6 c and 6 d are not shown.

Zusätzlich zu der Abbremsung durch das Schalten der Elektromotoren 6a . . . 6d auf Generatorbetrieb erfolgt eine weitere Aufbringung einer Bremskraft über Wir­ belstrombremsen 18a . . . 18d, von denen jeweils eine mit einer Antriebswelle eines Elektromotors 6a . . . 6d gekop­ pelt ist. In Fig. 1 sind die Wirbelstrombremsen sche­ matisch dargestellt. Sie erhalten elektrischen Strom von der VGE 10 über Leitungen L5, von denen lediglich eine dargestellt ist.In addition to the braking by switching the electric motors 6 a. . . 6 d on generator operation there is a further application of a braking force via We belstrombremsen 18 a. . . 18 d, each of which with a drive shaft of an electric motor 6 a. . . 6 d is coupled. In Fig. 1, the eddy current brakes are shown mathematically. You receive electrical power from VGE 10 via lines L 5 , of which only one is shown.

Aus den Drehzahlen der Elektromotoren 6a . . . 6d kann die Steuerung 12 die momentane Längsverzögerung des Fahr­ zeugs ermitteln. Hieraus wiederum kann die Steuerung 12 eine Bremskraftverteilung für die vorderen Elektromoto­ ren 6a und 6b und die vorderen Wirbelstrombremsen 18a und 18b ebenso berechnen, wie für die hinteren Elektro­ motoren 6c und 6d und die hinteren Wirbelstrombremsen 18c und 18d. Damit läßt sich eine optimale Bremswir­ kung erreichen, d. h. der kürzeste Bremsweg.From the speeds of the electric motors 6 a. . . 6 d, the controller 12 can determine the instantaneous longitudinal deceleration of the vehicle. From this in turn, the controller 12 can calculate a braking force distribution for the front electric motors 6 a and 6 b and the front eddy current brakes 18 a and 18 b as well as for the rear electric motors 6 c and 6 d and the rear eddy current brakes 18 c and 18 d . This allows an optimal braking effect to be achieved, ie the shortest braking distance.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, umfaßt die Bremseinrichtung zwei Elemente, nämlich einmal einen elektrischen oder elektronischen Bremspedal-Weggeber 16 z. B. in Form eines Potentiometers und außerdem die übliche Mechanik, um über einen Bremskraftverstärker und einen Bremszylinder die benötigte hydraulische Energie für die üblichen Scheibenbremsen oder Trommelbremsen an den einzelnen Fahrzeugrädern 4a . . . 4d bereitzustellen. As is apparent from the above explanation, the braking device comprises two elements, namely an electrical or electronic brake pedal displacement sensor 16 z. B. in the form of a potentiometer and also the usual mechanics to the required hydraulic energy for the usual disc brakes or drum brakes on the individual vehicle wheels 4 a via a brake booster and a brake cylinder. . . 4 d to provide.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Bremseinrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen. Fig. 2 shows the structure of a braking device according to the invention in detail.

An das Bremspedal 14 ist im Bereich seines Drehpunkts ein Reibungsglied 22 angebracht, außerdem ist dort ein als Potentiometer 16 ausgebildeter Weggeber vorhanden. Dieser Weggeber 16 liefert an die Steuerung (Fig. 1) ein Signal, welches kennzeichnend ist für das Ausmaß der Bremspedalbewegung. Um der Bremspedalbewegung einen Widerstand entgegen zu setzen, ist an dessen einem Ende eine Zugfeder 24 vorgesehen. Je weiter das Bremspedal durchgedrückt wird, desto größer ist die durch die Feder 24 bedingte Widerstandskraft. Hierdurch hat der Fahrer das Gefühl für eine "Pseudobremskraft".A friction member 22 is attached to the brake pedal 14 in the area of its fulcrum, and there is also a displacement sensor designed as a potentiometer 16 . This displacement transmitter 16 supplies the control ( FIG. 1) with a signal which is characteristic of the extent of the brake pedal movement. In order to provide resistance to the brake pedal movement, a tension spring 24 is provided at one end. The further the brake pedal is depressed, the greater the resistance force caused by the spring 24 . This gives the driver a feeling of a "pseudo braking force".

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit dieser "Pseudobremskraft" von dem Bremspedalweg. Bei einem Hub des Bremspedals von 50% des Maximalhubs ist die Pseudobremskraft als degressive Kennlinie dargestellt, andere, stetig zunehmende Kennlinien (z. B. progressiv, linear) sind ebenfalls denkbar. Man erkennt die Form einer Hystere­ se. Nach dem Durchdrücken des Bremspedals um beispielsweise 50% des maximalen Pedalwegs kann der Fahrer seinen Druck auf das Bremspedal wieder etwas vermindern, ohne daß dadurch die wirksame Bremskraft abnimmt. Dies wird durch das Reibungsele­ ment 22 erreicht, das verhindert, daß bei geringfügig nach­ lassendem Druck auf das Bremspedal dieses sich bereits wieder zurückbewegt. Fig. 3 shows the dependence of this "pseudo braking force" on the brake pedal travel. With a stroke of the brake pedal of 50% of the maximum stroke, the pseudo braking force is shown as a degressive characteristic, other, continuously increasing characteristics (e.g. progressive, linear) are also conceivable. One recognizes the form of a hysteresis. After depressing the brake pedal by, for example, 50% of the maximum pedal travel, the driver can reduce his pressure on the brake pedal again somewhat without the effective braking force thereby being reduced. This is achieved by the Reibungsele element 22 , which prevents the brake pedal from moving back slightly after releasing pressure.

Mit dem Pedal 14 ist eine Kolbenstange 26 gekoppelt, die in eine Sackbohrung eines Stößels 32 eingreift. Das Pedal 14 kann entsprechend dem Betrag X der Kolbenstan­ ge 26 bewegt werden, ohne daß sich dabei der Stößel 32 bewegt. Der Stößel 32 ist von einem Balg umgeben. Erst dann, wenn das vordere Ende der Kolbenstange 26 am Bo­ den 28 der Sackbohrung anschlägt, wird durch das Pedal 14 Kraft auf den Stößel 32 aufgebracht. So kann beispiels­ weise in der oben angesprochenen Weise der sogenannte Bremspedal-Vorweg ausgeführt werden.A piston rod 26 is coupled to the pedal 14 and engages in a blind bore of a tappet 32 . The pedal 14 can be moved according to the amount X of the piston rod GE 26 without the plunger 32 moving. The plunger 32 is surrounded by a bellows. Only when the front end of the piston rod 26 strikes the blind bore 28 on the Bo is force applied to the plunger 32 by the pedal 14 . For example, the so-called brake pedal advance can be carried out in the manner mentioned above.

Der Stößel 32 wirkt gegen die Kraft einer Rückstell­ feder 34 auf einen Bremskraftverstärker 40, in dem in üblicher Weise eine Bremskraftverstärkung stattfindet. Links in Fig. 2 sind der Bremsflüssigkeitsbehälter 44 und der Bremszylinder 42 sowie zwei Bremsleitungen B dargestellt.The plunger 32 acts against the force of a return spring 34 on a brake booster 40 , in which a brake booster takes place in the usual way. The brake fluid reservoir 44 and the brake cylinder 42 and two brake lines B are shown on the left in FIG. 2.

Beim Betätigen des Bremspedals 14 wird also zunächst einmal lediglich das elektrische Wegsignal von dem Weggeber-Potentiometer 16 erzeugt, ohne daß sich der Stößel 32 bewegt. Damit ist während des Bremspedal-Vor­ weges X lediglich die elektrische oder elektronische Bremseinrichtung aktiviert. Der Weg X ist hier auf 50% des gesamten Pedalwegs eingestellt. Andere Werte sind möglich. Erst wenn dieser Bremspedal-Vorweg durchlaufen ist, bewegt sich der Stößel 32, so daß dann die konventionelle mechanisch-hydraulische, Bremse betätigt wird.When the brake pedal 14 is actuated, only the electrical travel signal is initially generated by the travel sensor potentiometer 16 without the plunger 32 moving. Thus, only the electrical or electronic braking device is activated during the brake pedal advance X. Travel X is set to 50% of the total pedal travel. Other values are possible. Only when this brake pedal advance has been completed does the tappet 32 move, so that the conventional mechanical-hydraulic brake is then actuated.

Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen Bremskraft bzw. Bremsmoment und Bremspedalweg. Wenn, wie oben erläu­ tert wurde, das Bremspedal bis 50% des maximalen Bremspedalwegs durchgedrückt wird, erfolgt lediglich eine elektrische bzw. elektronische Steuerung des Bremsvorgangs. Dies entspricht der Kurve "1" in Fig. 4. Erst anschließend wird bei weiterem Durch­ drücken des Bremspedals 14 die mechanisch-hydraulische Bremseinrichtung betätigt. Dies entspricht der in Fig. 4 dargestellten rechten, ausgezogenen Linie. Fig. 4 shows the relationship between braking force or braking torque and brake pedal travel. If, as was explained above, the brake pedal is pressed down to 50% of the maximum brake pedal travel, only an electrical or electronic control of the braking process takes place. This corresponds to curve "1" in FIG. 4. Only then is the mechanical-hydraulic braking device actuated by further pressing the brake pedal 14 . This corresponds to the right, solid line shown in FIG. 4.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die durch die elektri­ sche Bremsung erreichte Bremskraft 100% der verfügba­ ren Bremskraft bereitstellen kann. Diese Bremskraft wird also durch den generatorischen Betrieb der Elek­ tromotoren 6a . . . 6d und durch den Betrieb der Wirbel­ strombremsen 18a . . . 18d erreicht. Die Energie für die Wirbelstrombremsen 18a . . . 18d kann direkt die durch den Generatorbetrieb der Elektromotoren 6a . . . 6d ge­ wonnene elektrische Energie sein. Alternativ oder zu­ sätzlich kann die Energie auch von der VGE 10 und/oder von dem Akkumulator 14 für die Wirbelstrombrem­ sung bereitgestellt werden.From Fig. 4 it can be seen that the braking force achieved by electrical braking can provide 100% of the available braking force. This braking force is thus by the generator operation of the electric motors 6 a. . . 6 d and by operating the vortex current brakes 18 a. . . 18 d reached. The energy for the eddy current brakes 18 a. . . 18 d can directly through the generator operation of the electric motors 6 a. . . 6 d obtained electrical energy. Alternatively or additionally, the energy can also be provided by the VGE 10 and / or by the accumulator 14 for the eddy current braking.

In Fig. 4 ist mit "2" der Verlauf der Bremskraft in Abhängigkeit des Bremspedalwegs dargestellt für eine herkömmliche mechanisch-hydraulische Bremsanlage.In Fig. 4, "2" represents the course of the braking force as a function of the brake pedal travel for a conventional mechanical-hydraulic brake system.

Anhand von Fig. 5 soll im folgenden ein Verfahren zum ruckfreien Anhalten des Fahrzeugs beschrieben werden. Wenn beispielsweise das Bremspedal zu 50% durchgetre­ ten ist, so daß über die elektronische Bremsung 100% der Bremskraft erzeugt werden, so wird unter gleich­ zeitiger Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu­ nächst die volle Bremskraft so lange aufgebracht, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert nahe bei Null, beispielsweise 0,5 km/h abgenommen hat.A method for stopping the vehicle smoothly will be described below with reference to FIG. 5. If, for example, the brake pedal is 50% depressed, so that 100% of the braking force is generated via electronic braking, then the full braking force is first applied while simultaneously monitoring the vehicle speed until the vehicle speed is close to zero , for example, has dropped 0.5 km / h.

Dann wird die Bremskraft sehr schnell her­ untergeregelt, so daß sie bei Erreichen der Fahrzeug­ geschwindigkeit "0" auch z. B. den Wert "0" erreicht. Da beim Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeit "0" keine Bremskraft mehr aufgebracht wird, erfolgt auch kein Rucken des Fahrzeugs, welches bei herkömmlichen Brems­ anlagen durch den Übergang zwischen Gleitreibung und Haftreibung an den Bremsscheiben entsteht. Um das Fahrzeug nicht wegrollen zu lassen, wird nach Errei­ chen des Fahrzeugstillstands (Fahrgeschwindigkeit ≈0) die Bremskraft sprunghaft auf einen gewissen Wert erhöht, der unterhalb der zuvor beim Abbremsen des Fahrzeugs aufgebrachten Bremskraft liegen kann, um lediglich das Fahrzeug in der gegebenen Stellung (Steigung!) zu halten.Then the braking force is very quick underregulated so that when they reach the vehicle speed "0" also z. B. reaches the value "0". There when the vehicle speed reaches "0" none Braking force is no longer applied Jerking of the vehicle, which with conventional braking systems due to the transition between sliding friction and Stiction occurs on the brake discs. To do that Not to let the vehicle roll away, is after Errei stopping the vehicle (driving speed  ≈0) the braking force jumped to a certain Value increased, which is below that when braking the braking force applied to the vehicle may be to just the vehicle in the given position (Slope!)

In Fig. 5 sind noch weitere Kennlinien "2" und "3" für das Anhalten des Fahrzeugs bei niedrigerer Brems­ kraft dargestellt.In Fig. 5, further characteristics "2" and "3" for stopping the vehicle at a lower braking force are shown.

Durch das erfindungsgemäße Konzept wird eine Gesamt­ energieersparnis beim Betrieb eines mit einem Elektro­ motor angetriebenen Fahrzeugs erreicht. Außerdem bie­ ten sich durch die Kombination eines "elektrischen" Bremspedals mit einem herkömmlichen, also mechanisch­ hydraulisch wirkendem Bremspedal, eine Reihe von Mög­ lichkeiten, die Abbremsung des Fahrzeugs nutzbrin­ gend und gleichzeitig sehr sanft vorzunehmen.The concept according to the invention makes a total energy saving when operating one with an electric motor-driven vehicle reached. In addition bie by combining an "electrical" Brake pedals with a conventional, i.e. mechanical hydraulic brake pedal, a number of poss ways to slow down the vehicle sufficient and very gentle at the same time.

Abweichungen von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind möglich. Z.B. kann die Zugfeder 24 durch ein Elastomer­ teil oder ähnliche Eigenschaften aufweisendes Element ersetzt werden.Deviations from the exemplary embodiment described above are possible. For example, the tension spring 24 can be replaced by an elastomer part or an element having similar properties.

Claims (18)

1. Nicht-spurgebundenes Fahrzeug (2) mit mindestens einem Elektromotor (6), der das Fahrzeug (2) antreibt und über eine Leistungselektronik-Einheit (8) von einem elektrischen Generator (10) und/oder einem elektrischen Speicher (11) mit Strom gespeist wird, mit einer Steuerung (12), und mit einer mittels Bremspedal (14) betätigten Bremsanlage (20), dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungssensor (16) vorgesehen ist, mit dem ein Abbremsen des Fahrzeugs (2) erkenn­ bar ist, daß bei abbremsendem Fahrzeug der Elektromotor (6a . . . 6d) von der Steuerung (12) als Generator geschal­ tet wird, und daß die Steuerung (12) die von dem Elektromotor (6a . . . 6d) im Generatorbetrieb gelieferte Energie über die Leistungselektronik-Einheit (8) als Nutzenergie bereitstellt und mindestens einem Verbraucher zuführt.1. Non-track-bound vehicle ( 2 ) with at least one electric motor ( 6 ) that drives the vehicle ( 2 ) and via a power electronics unit ( 8 ) from an electrical generator ( 10 ) and / or an electrical memory ( 11 ) Power is supplied with a controller ( 12 ) and with a brake system ( 20 ) actuated by means of a brake pedal ( 14 ), characterized in that a deceleration sensor ( 16 ) is provided, by means of which the vehicle ( 2 ) can be braked, that in abbremsendem vehicle, the electric motor (6.. a. 6 d) of the controller (12) is tet geschal as a generator, and in that the controller (12) of the electric motor (6 a... 6 d) in the generator mode delivered Provides energy via the power electronics unit ( 8 ) as useful energy and supplies it to at least one consumer. 2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzenergie
  • a) zum Antrieb von Nebenaggregaten, insbesondere Lüfter, Kühlmittelpumpe, Klimaanlagen-Kompressor oder derglei­ chen, oder/und
  • b) zum Aufladen des elektrischen Speichers (11), oder/und
  • c) zum Heizen des Fahrgastraums, oder/und
  • d) zum Versorgen elektrischer Verbraucher wie Licht, heiz­ bare Heckscheibe oder dergleichen,
2. Vehicle according to claim 1, characterized in that the useful energy
  • a) to drive auxiliary units, in particular fans, coolant pump, air conditioning compressor or the like, or / and
  • b) for charging the electrical storage ( 11 ), or / and
  • c) for heating the passenger compartment, or / and
  • d) for supplying electrical consumers such as light, heatable rear window or the like,
verwendet wird. is used.   3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb eine Verbrennungsmotor-Generator-Einheit (10) vorgesehen ist.3. Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that an internal combustion engine generator unit ( 10 ) is provided for the drive. 4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Heizen des Fahrgastraums elektrische Widerstände in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors integriert sind.4. Vehicle according to claim 3, characterized, that for heating the passenger compartment electrical resistors are integrated in the cooling circuit of the internal combustion engine. 5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungssensor einen vorzugsweise mit dem Bremspedal (14) gekoppelten Stellungssensor, insbeson­ dere ein Potentiometer (16) aufweist, das an die Steue­ rung (12) angeschlossen ist.5. Vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the deceleration sensor has a preferably with the brake pedal ( 14 ) coupled position sensor, in particular a potentiometer ( 16 ) which is connected to the control ( 12 ). 6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungssensor einen Drosselklappenstellungs­ sensor aufweist.6. Vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized, that the deceleration sensor has a throttle position sensor. 7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einer mechanisch-hydraulischen Brems­ anlage eine elektrische Wirbelstrombremsanlage (18a . . . 18d) vorgesehen ist, die bei einem Bremsvorgang von dem im Gene­ ratorbetrieb arbeitenden Elektromotor (4a . . . 4d) gespeist wird.7. Vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that in addition to a mechanical-hydraulic braking system, an electric eddy current braking system ( 18 a ... 18 d) is provided, which during a braking operation of the electric motor operating in generator mode ( 4 a... 4 d) is fed. 8. Bremseinrichtung in Verbindung mit einer elektrisch oder elektronisch gesteuerten Bremsanlage, insbesondere für ein nicht-spurgebundenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen elektrischen Bremspedal-Weg­ geber (16). 8. Braking device in connection with an electrically or electronically controlled brake system, in particular for a non-track-bound vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized by an electric brake pedal displacement sensor ( 16 ). 9. Bremseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mechanisch mit einem Bremskraftverstärker (40) einer mechanisch-hydraulischen Bremsanlage gekoppelt ist, wobei der elektrische Bremspedal-Weggeber (16) auf einen Bremspedal-Vorweg (X) anspricht und für eine elektronisch gesteuerte Bremsmomenteinstellung ein Füh­ rungssignal liefert, und im Anschluß an den Bremspedal- Vorweg die mechanisch-hydraulische Bremsanlage anspricht.9. Braking device according to claim 8, characterized in that it is mechanically coupled to a brake booster ( 40 ) of a mechanical-hydraulic brake system, the electric brake pedal displacement sensor ( 16 ) responding to a brake pedal advance (X) and for an electronically controlled one Brake torque setting provides a Füh signal, and the mechanical-hydraulic brake system responds to the brake pedal advance. 10. Bremseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das Bremspedal (14) ein wegabhängig arbeitendes mecha­ nisches Widerstandselement (24, 22) gekoppelt ist.10. Braking device according to claim 8 or 9, characterized in that to the brake pedal ( 14 ) a path-dependent mechanical resistance element ( 24 , 22 ) is coupled. 11. Bremseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement ein Hysterese-Element (22) auf­ weist, das insbesondere als Reibungsglied ausgebildet ist.11. Braking device according to claim 10, characterized in that the resistance element has a hysteresis element ( 22 ), which is designed in particular as a friction member. 12. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch gesteuerte Bremsanlage für 100% des maximalen Bremsmoments bzw. der maximalen Bremskraft ausgelegt ist.12. Braking device according to one of claims 8 to 11, characterized, that the electronically controlled brake system for 100% the maximum braking torque or the maximum braking force is designed. 13. Verfahren zum Abbremsen eines mit einer elektrischen Bremsanlage ausgerüsteten, nicht-spurgebundenen Fahrzeugs, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, und ins­ besondere unter Verwendung einer Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei etwa konstant gehaltenem Bremspedalweg die Fahr­ zeuggeschwindigkeit erfaßt wird, kurz vor Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeit "0", z. B. bei 1. . .3 km/h, die Bremskraft auf einen Minimalwert heruntergeregelt wird und daß bei Erkennen der Fahrzeuggeschwindigkeit "0" die Bremskraft sprunghaft wieder erhöht wird, um das Fahrzeug im Stillstand zu halten.13. Method of braking an electric Brake system equipped, non-track-bound vehicle, in particular according to one of claims 1 to 7, and ins especially after using a braking device one of claims 8 to 12, characterized, that with the brake pedal travel kept constant, the driving tool speed is detected shortly before reaching the Vehicle speed "0", e.g. B. at 1.. .3 km / h, the Braking force is reduced to a minimum value and  that when the vehicle speed is "0" the Braking force is suddenly increased again to the vehicle to keep at a standstill. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Herunterregeln der Bremskraft kontinuierlich ohne Sprünge erfolgt.14. The method according to claim 13, characterized, that reducing the braking force continuously without Jumps take place. 15. Verfahren zum Abbremsen eines nicht-spurgebundenen Fahrzeugs mit mindestens einer Vorderachse und einer Hinter­ achse, deren Räder von mindestens einem Elektromotor, vorzugsweise einzeln direkt von je einem Elektromotor ange­ trieben werden, insbesondere eines Fahrzeugs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft (Bv; Bh) oder das Bremsmoment für die Vorder- bzw. die Hinterachse von einer elektronischen Steuerung (12) abhängig von der Abbremsung (z) verteilt wird.15. A method for braking a non-track-bound vehicle with at least one front axle and one rear axle, the wheels of which are driven by at least one electric motor, preferably individually directly by one electric motor each, in particular a vehicle according to one of claims 1 to 7 with a braking device according to one of claims 8 to 12, characterized in that the braking force (B v ; B h ) or the braking torque for the front or the rear axle is distributed by an electronic control ( 12 ) depending on the braking (z). 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Bremskraft im Verhältnisbereich Bv/Bh = 1,5 . . . 3,5 abhängig von der Abbremsung (z) dergestalt erfolgt, daß die Bedingungen für Bremsstabilität eingehalten werden.16. The method according to claim 15, characterized in that the distribution of the braking force in the ratio range B v / B h = 1.5. . . 3.5 depending on the braking (z) in such a way that the conditions for braking stability are met. 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der Abbremsung (z) ein Beschleunigungs­ sensor vorgesehen ist, und daß abhängig von dessen Aus­ gangssignal die Bremskraftverteilung laufend aktualisiert wird.17. The method according to claim 15 or 16, characterized, that to determine the deceleration (z) an acceleration sensor is provided, and that depending on its off gear signal the braking force distribution continuously updated becomes.
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